【生物】2019届一轮复习人教版专题29DNA的复制教案 15页

考点29 DNA的复制 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆‎ DNA分子的复制 ‎（1）概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。‎ ‎（2）时间：有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期。‎ ‎（3）过程 ‎（4）特点：边解旋边复制。‎ ‎（5）方式：半保留复制。‎ ‎（6）结果：形成两个完全相同的DNA分子。‎ ‎（7）意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。‎ 考向一 DNA复制过程的分析 ‎1．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是 A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率 ‎【参考答案】A ‎ ‎ ‎2．真核细胞中DNA复制过程如图所示，下列表述错误的是 A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板 ‎【答案】C ‎【解析】多起点双向复制，能保证DNA复制在短时间内完成，A正确；DNA复制以亲代DNA分子的两条链分别为模板，通过碱基互补配对原则合成子链DNA，所以每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确；复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，C错误；DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则即A与T配对、G与C配对，D正确。‎ 考向二 DNA复制的相关计算 ‎3．15N标记的含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14‎ N的培养基中连续复制4次。其结果可能是 A．含有14N的DNA分子占7/8‎ B．含有15N的DNA分子占1/8‎ C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸700个 D．复制结果共产生8个DNA分子 ‎【参考答案】B ‎ ‎解题技巧 DNA分子复制中的相关计算 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，其结果分析如下：‎ ‎（1）DNA分子数 ‎①子代DNA分子数＝2n个；‎ ‎②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；‎ ‎③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。‎ ‎（2）脱氧核苷酸链数 ‎①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；‎ ‎②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；学@科网 ‎③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。‎ ‎（3）消耗的脱氧核苷酸数 ‎①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个；‎ ‎②第n次复制所需该脱氧核苷酸数＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·（2n－2n－1）＝m·2n－1。‎ ‎4．假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49‎ D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变 ‎【答案】C ‎ ‎ 考向三 DNA复制方式的实验探究 ‎5．DNA复制可以通过设想来进行预测，可能的情况是：全保留复制、半保留复制、分散复制。‎ ‎（1）根据图中的示例对三种复制作出可能的假设：①如果是全保留复制，则一个DNA分子形成两个DNA分子，其中一个是亲代的，而另一个是新形成的。‎ ‎②如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，各有________________________________。‎ ‎③如果是分散复制，则新形成的DNA分子中__________________________________________。‎ ‎（2）究竟是哪种复制方式呢？请大家设计实验来证明DNA的复制方式。‎ 实验步骤：‎ ‎①在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)。‎ ‎②在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。‎ ‎③将亲代15N大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离。‎ 实验预测：‎ ‎①如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带，即一条轻带(14N/14N)和_____________，则可以排除______________；‎ ‎②如果子代Ⅰ只有一条______，则可以排除________但不能肯定是___________；‎ ‎③如果子代Ⅰ只有一条中等密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除__________，同时肯定______________；‎ ‎④如果子代Ⅱ不能分出__________密度两条带，则排除___________，同时确定为_______________。‎ ‎【答案】（1）②一条链来自亲代DNA分子，另一条链是新形成的 ③每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片段 ‎ ‎（2）①一条重带(15N/15N) 半保留复制和分散复制 ‎ ②中等密度带 全保留复制 半保留复制或分散复制 ‎ ③中等密度带 轻密度带 分散复制 半保留复制 ‎ ④中等和轻 半保留复制 分散复制 等和轻密度两条带，说明是分散复制，而不是半保留复制。‎ 解题技巧 将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次。‎ ‎（1）含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。‎ ‎（2）子代DNA分子中，总链数为2n×2＝2n＋1条，模板链始终是2条，做题时应看准是“DNA分子数”，还是“链数”。‎ ‎6．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。‎ 组别 ‎1组 ‎2组 ‎3组 ‎4组 培养液中 唯一氮源 ‎14NH4Cl ‎15NH4Cl ‎14NH4Cl ‎14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并离心 离心结果 仅为轻带 ‎(14N/14N)‎ 仅为重带 ‎(15N/15N)‎ 仅为中带 ‎(15N/14N)‎ ‎1/2轻带 ‎(14N/14N)‎ ‎1/2中带 ‎(15N/14N)‎ 请分析并回答：‎ ‎（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过__________代培养，且培养液中的____________是唯一氮源。‎ ‎（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是______________。‎ ‎（3）分析讨论：‎ ‎①若B的子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于______，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。学@科#网 ‎②若将B的子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果__________(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。‎ ‎③若在同等条件下将B的子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置____________，放射性强度发生变化的是________带。‎ ‎④若某次实验的结果中，B的子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N中有少部分含________。‎ ‎【答案】（1）多　 15N(15NH4Cl)　‎ ‎（2）3　 1　 2　 半保留复制　‎ ‎（3）①B　 半保留　 ②不能　 ③没有变化　 轻　 ④15N ‎【解析】（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，即2组的结果，应培养多代，且唯一氮源为15NH4Cl。（2）第3组实验结果对得到结论起到了关键作用，因为B为15N/15N，B的子一代为15N/14N，这就说明DNA的复制方式为半保留复制。但中带只有与轻带和重带进行比较才能得出，所以它要与第1组和第2组进行比较，这样才能说明DNA分子的复制方式为半保留复制。（3）①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，说明不是半保留复制，而是全保留复制。重带是原来的B。②若把DNA双链分开，无法得知DNA的复制方式。③当对子二代的14N/14N、15N/14N进行培养n代后，离心后还是得到两个密度带，位置和原来相同，密度带的数量和位置没有变化，‎ 放射性强度发生变化的是轻带。④当新合成DNA单链中的N含有少量15N时，条带会比正常情况下宽一些。‎ 考向四 DNA复制与细胞分裂的关系 ‎7．取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是 A．初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记 B．次级精母细胞中每条染色体都被标记 C．只有半数精细胞中有被标记的染色体 D．所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等 ‎【参考答案】D ‎ ‎ 解题技巧 利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系 此类问题可通过构建模型图解答，如图：‎ 这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。‎ ‎8．用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是 A．0条 ‎ B．20条 C．大于0小于20条 D．以上都有可能 ‎【答案】D ‎【解析】第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝 ‎1．下列关于DNA复制的叙述中，不正确的是 A．DNA的复制过程是边解旋边复制 B．在叶肉细胞中DNA的复制发生在细胞核、叶绿体和线粒体中 C．DNA复制过程中，要消耗ATP并且需要酶的催化 D．DNA复制需要的原料是脱氧核糖核酸 ‎2．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是 ‎3．某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为 A．7（a﹣m） B．8（a﹣m）‎ C．7（a/2﹣m） D．8（2a﹣m）‎ ‎4．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以作出的推测是 A．复制起始区在高放射性区域 B．DNA复制为半保留复制 C．DNA复制从起始点向两个方向延伸 D．DNA复制方向为a→c ‎5．如图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是 A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸 B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 C．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同 D．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去 ‎6．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如图（纵坐标为DNA分子个数），这三种DNA分子的比例正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎7．如图为真核细胞内某基因（15N－15N标记）结构示意图，该基因全部碱基中A占20%，下列说法正确的是 A．该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上 B．该基因的一条核苷酸链中（C＋G）/（A＋T）为3∶2‎ C．DNA解旋酶和DNA聚合酶均作用于② 部位 D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8‎ ‎8．将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32‎ P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图I、Ⅱ两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是 A．DNA第二次复制产生的子代DNA有I、Ⅱ两种类型，比例为1︰3‎ B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律 C．复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n﹣1）‎ D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链的数目是为2n+1﹣2‎ ‎9．一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是 A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个 B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7‎ D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3‎ ‎10．甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：‎ ‎（1）从甲图可看出，DNA复制的方式是____________。‎ ‎（2）甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是________酶，B是________酶。学#科网 ‎（3）甲图过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有__________________________。‎ ‎（4）乙图中，7是_______________________________________________________________。DNA分子的基本骨架由__________________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________________原则。‎ ‎11．（2016·新课标I卷）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ）。回答下列问题：‎ ‎（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的_________（填“α”、“β”或“γ”）位上。‎ ‎（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的____________（填“α”、“β”或“γ”）位上。‎ ‎（3）将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是___________________________________。‎ ‎1．【答案】D ‎ 2．【答案】D ‎【解析】根据DNA半保留复制的特点可知，亲代DNA的两条链(白色)应在不同的子代DNA分子中，A、B错误；第一次复制合成的子链(灰色)应有2条，第二次复制合成的子链(黑色)应有4条，由此可判断C错误，D正确。‎ ‎3．【答案】C ‎【解析】该DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，即C=m个，根据碱基互补配对原则，C=G=m个，则A=T=（a﹣2m）/2个。DNA分子复制的方式是半保留复制，所以该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（23﹣1）×（a﹣2m）/2=7（1/2a﹣m）个，故选C。‎ ‎4．【答案】C ‎【解析】根据放射性自显影结果可知，中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中进行复制的结果，A项错误；两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中进行复制的结果，因此可判断DNA复制从起始点(中间)向两个方向延伸，C项正确，D项错误；该实验不能证明DNA复制为半保留复制，B项错误。‎ ‎5．【答案】D 项正确。‎ ‎6．【答案】A ‎【解析】用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖4代，共形成24=16个DNA分子。根据DNA分子半保留复制特点，不管亲代DNA分子复制几次，子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子数都只有两个，所以在子代的16个DNA分子中，只含15N的DNA分子为0，同时含15N和14N的DNA分子为2个，只含14N的DNA分子为16﹣2=14个。故选A。‎ ‎7．【答案】B ‎【解析】该基因不一定存在于细胞核内染色体DNA上，也有可能在线粒体或叶绿体DNA上，A错误；已知该基因全部碱基中A占20%，根据碱基互补配对原则，A=T=20%，则C=G=30%，所以该基因的每一条核苷酸链中及整个双链中（C＋G）/（A＋T）的比例均为3∶2，B正确；图中①部位是磷酸二酯键，是限制酶的作用部位，②部位是氢键，是解旋酶的作用部位，C错误；将该基因置于14N培养液中复制3次后得到8个DNA分子，根据DNA半保留复制特点，这8个DNA分子中有2个DNA分子一半含14N，一半含15N，其余6个DNA分子只含14N，所以含15N的 DNA分子占2∶8=1/4，D错误。‎ ‎8．【答案】D ‎ ‎【解析】DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，有I、Ⅱ两种类型，比例为1︰1，A错误；大肠杆菌是原核生物，而基因的分离定律适用于真核生物，B错误；由题干可知，T=a个，故C=m/2-a，复制n次，需要胞嘧啶的数目是（m/2-a）（2n-1），C错误；复制n次，脱氧核苷酸单链的数目是2n+1，不含放射性的脱氧核苷酸单链有2条，故含放射性的脱氧核苷酸单链的数目是2n+1-2，D正确。‎ ‎9．【答案】B ‎【解析】由题意可知，该DNA分子中，A＝T＝10 000×20%＝2 000(个)，C＝G＝10 000×30%＝3 000(个)，则含有的氢键数为2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)；DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 000×7＝2.1×104(个)；复制3次，子代共有8个DNA分子，根据DNA的半保留复制可知，子代DNA分子中有2个DNA分子一条链含32P，另一条链含31P，其余6个DNA分子都只含31P，所以子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为2∶14=1∶7；子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2∶6＝1∶3。‎ ‎10．【答案】（1）半保留复制 ‎（2）解旋　 DNA聚合 ‎（3）细胞核、线粒体、叶绿体 ‎（4）胸腺嘧啶脱氧核苷酸　 脱氧核糖和磷酸　 氢键　 碱基互补配对 配对原则。‎ ‎11．【答案】（1）γ ‎ ‎（2）α ‎ ‎（3）一个含有32P 标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记 ‎【解析】（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。（2）dA-Pα～Pβ～Pγ（d表示脱氧）脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。因此，若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。（3）每个噬菌体只含有1个DNA分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有32P。综上所述并依据DNA分子的半保留复制可知：一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。‎ ‎ ‎